Reparación de baterías de alta tensión – Fallos de aislamiento y unidades BMS

En este post vamos a aprender a buscar fallos de aislamiento en baterías de alta tensión y las unidades BMS. Un fallo de aislamiento, normalmente, es una derivación a masa de la corriente de batería. Recordad que no debe existir voltaje entre el polo positivo y el negativo contra el chasis de la batería, es decir todos los elementos y conexiones deben estar aislados de la carrocería. Generalmente, las fugas de aislamiento son entre 20-60 V pudiendo superar los 100 V, todo depende de los elementos en serie conectados que afectan al aislamiento.

Algunos fallos de aislamiento, pueden darse por tema de condensación de agua en el interior de batería por la humedad de ambiente o entrada de agua por inundación o pasar por charcos profundos en días de lluvia. En este caso comprobar también el aislamiento del chasis de batería.

En muchos casos, las BMS tienen software interno para detectar fugas mediante variación de voltaje y puede salir error de fallo de aislamiento en la alta tensión si se hace una lectura con el útil de diagnosis.

La búsqueda de esta avería es una de las más laboriosas de realizar. Abarca desde la rotura de una celda hasta por ejemplo una mala conexión a masa por un tornillo/tuerca oxidado. El fallo de aislamiento también puede estar provocado por una mala conexión en otro componente de alta tensión y no sea culpa de la batería. La mejor opción es ir revisando por partes.

Antes de descolgar la batería del vehículo, se debe observar las trenzas de masa que tiene la batería o cualquier componente de alta tensión al chasis del vehículo, prestando atención a posibles oxidaciones o conexiones flojas de los tornillos donde van instaladas. Esto provoca fallos de resistencia alta en aislamiento. Es preferible desmontar, lijar la zona y volver a montar las masas para evitar falsos contactos. Estas masas funcionan como un toma tierra para proteger al mecánico de posibles descargas eléctricas en caso de fallo de aislamiento.

Seguidamente, observar conectores eléctricos. Deben estar bien conectados y fijados. Lo mejor es desmontar y ver los pines de conexión si están sucios o oxidados. En ese caso limpiar con limpia contactos y volver a conectarlos.

Por último realizar una prueba de aislamiento con el mega óhmetro. Como estos post son exclusivos de baterías HV, os voy a enseñar como realizar esta prueba en la misma. La prueba de aislamiento también se puede realizar en otros componentes de alta tensión como por ejemplo, el motor eléctrico. 

El mega óhmetro es un comprobador que aplica corriente a alta tensión con poca intensidad para detectar fugas de aislamiento. En el mega óhmetro siempre se debe elegir una escala de tensión superior a la del voltaje nominal de la batería HV. Como las baterías HV suelen se de 360 V nominales, en el mega óhmetro elegiremos la escala de 500 V. Este comprobador dispone de una punta positiva y una negativa, al igual que un multímetro convencional. Para realizar la prueba, primero realizar la consignación y acto seguido, se debe poner la punta positiva en uno de los pines de donde estaba el enchufe de seguridad o en un pin del borne de salida de los cables positivo y negativo de batería hacia inversor. La punta negativa se debe poner a masa, como la batería está atornillada a la carrocería del vehículo, cualquier punto de chasis con buena masa cercano a la batería HV sirve. Pulsar el botón de test para realizar la comprobación. El resultado de resistencia debe ser idéntico al especificado por el fabricante, que por ejemplo en el Nissan Leaf es de 1000 MΩ. Realizar la misma comprobación con la punta positiva en el otro pin del conector a comprobar. Si se detecta valores inferiores de resistencia, se debe desmontar batería para realizar otras comprobaciones.

Reparación de baterías de alta tensión – Averías en los sensores, fusibles y relés contactores

Hoy os traigo un nuevo post de reparación de las baterías de alta tensión. Nos centraremos en averías relacionadas con sensores, fusibles y la placa con los relés contactores.

Comenzaremos por lo más fácil de comprobar, los fusibles. Estos pueden ser de tipo estándar, de cartucho o maxi fusibles.

Sea cual sea el fusible que monte la batería, en él se puede ver grabado el amperaje máximo que admite y se comprueba con multímetro en escala de ohmios o continuidad. La resistencia se debe medir siempre en vacío, es decir, sin corriente en el circuito. Es necesario desmontar los fusibles para no medir también la resistencia de los cables a los que está conectado.

Los fusibles nunca deben dar un valor infinito, seria síntoma de que está fundido, ni un valor óhmico muy alto, síntoma que tienen resistencia interna y están creando una caída de tensión.

En algunas baterías, el propio enchufe de seguridad de color naranja dispone internamente un fusible de seguridad. Se puede comprobar si está fundido poniendo las puntas del multímetro en ambos contactos del enchufe. También dispone de terminales de información que indican a la BMS que el enchufe está bien conectado. Estos contactos si se rompen, pueden mostrarse como avería en una lectura con útil de diagnosis. Algunos terminales de cables de alta tensión también tienen estos terminales y se deben comprobar con el multímetro en continuidad.

Reparación de baterías de alta tensión – averías en celdas o elementos

 En el post de hoy nos vamos a centrar en posibles averías que pueden surgir en las celdas o elementos de las baterías y qué comprobaciones realizar para encontrar los fallos. Las celdas pueden deteriorarse por alcanzar sus ciclos de carga completa o por problemas internos de los componentes químicos derivados de alcanzar temperaturas críticas tanto superiores como inferiores.

Si recordamos en post anteriores, dijimos que para la reparación de baterías es necesario disponer de útil de diagnosis, multímetro y pinza amperimétrica. En realidad la herramienta que mas vamos a utilizar es el multímetro o, en su defecto, también podemos utilizar un osciloscopio, pero hay que tener en cuenta las especificaciones de entrada y disponer de los atenuadores eléctricos adecuados para no dañarlo.

En el multímetro, lo que más vamos a usar en la batería es el voltímetro en corriente continua y escala de baja y alta tensión. Comprobar cual es el voltaje nominal de la batería HV ya que, generalmente, suelen tener 360 V pero algunos vehículos modernos pueden rondar los 800 V por lo que hay que mirar el voltaje máximo de nuestro multímetro.

Normalmente todos los elementos de batería están monitorizados por una o varias unidades BMS. Otras baterías disponen de interruptores RAD los cuales son de tipo normalmente cerrado y sus contactos se abren si los módulos o celdas se hinchan, por lo que en caso de fallo puede salir reflejado en memoria de averías de la unidad.

Una lectura con útil de diagnosis puede ayudar, pero puede que muestre que un módulo o elemento esté fallando y en realidad sea el cable de monitorización o fallo en la propia BMS, por lo que debemos comprobar siempre con voltímetro los elementos.

Reparación de baterías de alta tensión – Configuración interna

Antes de comenzar con desmontajes y comprobaciones, debemos tener claro la estructura interna de una batería de AT. Cada fabricante diseña la batería conforme al espacio que se dispone en los bajos del vehículo, pero todos disponen de los mismos componentes en cuanto a acumulación de energía se refiere: celdas – elementos – módulos. Hay que tener en cuenta que estos nombres no están estandarizados y algunos fabricantes ponen otros nombres.

• Celdas: es el componente más pequeño que dispone la batería. Son las encargadas de almacenar la energía. En caso de ser de tipo LiPo tienen un voltaje nominal de 3,6 V aproximadamente y su conexión es en paralelo, de esta forma se consigue sumar la intensidad para la autonomía total del vehículo.

• Elementos: se componen de 2 o más celdas en paralelo. Los elementos se conectan todos en serie para conseguir los 360 V nominales. Son los componentes de la batería mas simples que podemos medir con el voltímetro.

• Módulos: se componen por varios elementos conectados en serie. Los módulos se conectan en serie unos con otros. Muchas baterías disponen de módulos para agrupar los elementos en función del espacio. Algunas baterías no disponen de módulos y disponen todos los elementos en un solo conjunto.

Veamos un par de ejemplos de arquitectura de batería de alta tensión y un esquema eléctrico para entender su configuración.

El Nissan Leaf de 40 kWh monta una batería HV con una configuración de 24 módulos con 2 elementos cada uno. Cada elemento dispone de 4 celdas con una configuración de 2 conexiones en serie de 2 celdas en paralelo. Cada celda tiene un voltaje nominal de 3,75 V y una capacidad de 56,3 Ah.

Batería de Nissan Leaf con celdas rectangulares

Learning Management System en la Formación Professional

Las plataformas LMS y los contenidos en formato e-learning permiten al profesor incorporar al aula un sinfín de materiales, recursos y herramientas didácticas, que hacen que el proceso de enseñanza y aprendizaje resulte más dinámico, entretenido y pedagógico.

Conscientes de ello campus-auto incorpora, en todos sus cursos, una importante carga de recursos didácticos(vídeos, gifs, animaciones, archivos interactivos, infografías, cuestionarios, autoevaluaciones, gráficos, English activities, …) y herramientas de ayuda al profesor (asesor técnico por curso, solucionarios de ejercicios, sesiones formativas virtuales Stream-campus, …) con los que facilitar el aprendizaje tanto en el aula como fuera de ella.

A estas herramientas de ayuda al profesor hay que sumar todas las que campus-auto PREMIUM aporta desde su plataforma LMS, tales como los múltiples recursos y funcionalidades para el seguimiento de la actividad de los alumnos(vista general de alumnos, herramienta de dedicación, participación en el curso, finalización de la actividad, registros activos, calificaciones, tiempos de conexión, …)

Todos los detalles en info.campus-auto.com. Hasta el 30 de abril todos los profesores de ciclos formativos vinculados a la automoción podéis solicitar vuestra prueba gratuita.

La importancia de mantenerse al día en la Formación Profesional

El sector de la automoción avanza a un ritmo vertiginoso, en pocos años hemos pasado a hablar de las estrategias que siguen los fabricantes, a nivel de construcción mecánica de motores, para logar el cumplimiento de las exigentes normativas actuales; de los sistemas de asistencia activa a la conducción; y de vehículos híbridos y eléctricos, entre muchos otros ejemplos.

En especial, las tecnologías híbridas y eléctricas en la automoción proliferan y pisan fuerte, hasta tal punto que se hace necesario crear el curso de especialización Mantenimiento de vehículos híbridos y eléctricos (Real Decreto 281/2021). 

Teniendo en cuenta la reciente aparición del curso de especialización en Mantenimiento de vehículo híbrido y eléctrico y la oportunidad que ello puede suponer para los centros formativos en cuanto a la ampliación de su oferta formativa, hemos considerado oportuno desde Campus-auto.com, dedicar las 8 sesiones Stream-campus a tecnologías vinculadas al vehículo híbrido y eléctrico.

Las sesiones formativas en directo Stream-campus pretenden aportar al profesorado un espacio desde el que actualizar sus conocimientos en las nuevas tecnologías aplicadas al automóvil. Cada una de las sesiones formativas Stream-campus tendrán una duración de 1 hora + el tiempo necesario para responder a las dudas que surjan durante las mismas. Exclusivas para profesores que hayan contratado la plataforma estándar o premium de Campus-auto.com

Fundamentos de la propulsión eléctrica e híbrida.

Sesiones: 21/06/22 – 12h o 23/06/22 – 17h

Protocolos de Intervención y Seguridad en vehículos electrificados.

Sesiones: 21/06/22 – 17h o 23/06/22 – 12h

Sistema de propulsión eléctrica

Sesiones: 28/06/22 – 12h o 30/06/22 – 17h